First normal stress difference and crystallization in a dense sheared granular fluid
采用事件驱动模拟方法研究了光滑非弹性硬盘中稠密剪切颗粒流体的第一法向应力差（${\mathcal N}_1$）和微观结构。虽然各向异性的波动速度的二阶矩，这是一个Burnett顺序的效果，是已知的祖正常应力差异{ \it稀}颗粒状流体，我们在这里表明，碰撞各向异性是负责正常应力行为的{ \it密集}限制。如同在弹性硬球流体中一样，对于稀流和中等密度流，${\mathcal N}_1$保持{ \it正}（如果在{ \it压缩}意义上定义应力），但在临界密度以上变为{ \it负}，这取决于恢复系数。由于颗粒的{ \it微观结构}重组而发生${\mathcal N}_1$的这种符号反转，这可以与在与剪切相反的方向上的{ \it平均}碰撞角$θ_{av}=π/4 \pm π/2$的优选值相关。我们还报告了剪切诱导{ \it晶体}的形成，信号开始在致密的颗粒流体中的流体-固体共存。不同的方法来考虑正常的应力差异进行了讨论的松弛型流变模型的框架。
2003-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The missing stress-geometry equation in granular media
静态颗粒材料中应力传递的最简单的可解问题是当颗粒完全刚性且平均配位数为$\bar{z}=d+1$时。在这些条件下，存在独立于应变分析的应力分析，并且力平衡的$d$方程$\nabla_{j} σ_{ij}({\vec r}) = g_{i}({\vec r})$必须由$\frac{d(d-1)}{2}$方程支持。这些方程纯粹是几何方程。一种方法，推导他们已提出了在较早的文件。在本文中，替代推导进行了讨论和问题的“失踪的方程”是作为一个几何难题，尚未找到一个系统的解决方案，对明智的，但从根本上任意的方法。
2001-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical stress response functions of static granular layers
我们调查的应力响应函数的一层晶粒，即应力分布在响应于局部过载。轮廓的形状对填充布置非常敏感，并且因此是层的制备过程的良好标记。这项研究已经完成了使用分子动力学数值模拟。在这里，对于一个给定的雨一样的准备，我们提出的响应函数的缩放特性，特别是层的厚度的影响，以及过载和测量点的位置的重要性（在边界，在散装）。
2003-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity correlations in the dense granular shear flows: Effects on energy dissipation and normal stress
利用非弹性硬球系统的分子动力学模拟研究了碰撞前速度关联对颗粒剪切流的影响。与动力学理论的比较表明，该理论高估了能量耗散率和密流区的正应力。我们发现碰撞粒子的相对法向速度比随机碰撞的相对法向速度小，并且耗散和法向应力的差异可以通过引入碰撞温度的概念来调整，由此我们得出结论，动力学理论中忽略的速度相关性是造成这种差异的原因.我们对碰撞前速度分布的分析表明，在剪切速率倒数的时间尺度内，通过多次非弹性碰撞，相关性增长。至于剪切应力，在致密区也存在差异，但它强烈地依赖于颗粒的非弹性。
2007-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measurements of the Yield Stress in Frictionless Granular Systems
我们进行了广泛的分子动力学模拟的二维无摩擦颗粒材料，以确定这些系统是否可以由一个单一的静态屈服剪应力。我们考虑边界驱动的平面剪切在恒定的体积和恒定的剪切力或恒定的剪切速度。在稳定流动条件下，这两个集合给出了相似的平均剪切应力与剪切速度的结果。然而，在堵塞附近，引发剪切流动所需的剪切应力可能与维持流动所需的剪切应力显著不同。我们进行了几次测量的剪切应力附近的流动的开始和停止。在固定剪切速度下，我们测量了零剪切速度极限下的平均剪切应力$Σ_{yv}$。在固定剪切力下，我们测量了长时间保持稳定流动所需的最小剪切应力$Σ_{yf}$。我们发现，在有限尺寸的系统$Σ_{yf} > Σ_{yv}$，这意味着有一个跳跃不连续的剪切速度从零到一个有限的值时，这些系统开始在恒定的剪切力流动。然而，我们的模拟表明，差异$Σ_{yf} - Σ_{yv}$，从而在剪切速度的不连续性，趋于零，在无限的系统尺寸限制。因此，我们的研究结果表明，在大系统的限制，无摩擦颗粒系统的特点是由一个单一的静态屈服剪应力。我们还监测这些系统施加剪切的短时间响应，并表明系统的填充分数和速度分布的形状可以强烈影响是否在短时间内的剪切应力超过长时间的平均值。
2005-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress phase space for static granular matter
本文提出了一个相空间来比较与由外力所设定的宏观状态相容的颗粒系统的静态填充。这个相空间的性质进行了分析，表明考虑的允许和禁止的区域和内部的自由度的每一个配置（即几何图案）可能是一个相关的因素，为建立其概率，因此，预期的性质的样品。这是由于作用在粒子上的力的许多组合可以使它保持静力平衡。每一组力都可以被认为等效于一个微观应力场，但相互作用的类型和几何限制意味着并非所有应力状态都可以用任何一组来表示，而其他应力状态可以用许多组来表示。因此，相空间的点是简并的，并且每个组态的态密度强烈地决定了最可能的统计分布。它表明，这些功能只是依赖于偏应力。二维（2D）安排的第一次分析，包括澄清这一论断。
2018-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrest stress of uniformly sheared wet granular matter
我们进行了广泛的独立的数值实验，考虑无摩擦磁盘没有内部自由度（旋转等）。在二维空间里。我们在这里报告，对于一个大范围的包装分数低于随机紧密包装，所有组件的湿颗粒材料的应力张量在零剪切速率的限制保持有限。这是流体到固体停滞转变的直接证据。剪切应力的偏移值表征了停滞状态的塑性形变{其对应于系统的{ \em动态屈服应力}}。{基于分析论证，我们提出每个颗粒的平均毛细管桥数$ν$遵循对填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非平凡依赖性。最值得注意的是，我们表明，$ν$是一个通用的和通用的量，它不依赖于驱动协议。使用这个通用的量，我们计算的制动应力，$σ_a$，分析的基础上的平衡的能量注入率，由于外力驱动的流动和耗散率占毛细管桥的破裂。$σ_a$的所得预测是填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非线性函数。这个公式提供了一个很好的，无参数的数值数据预测。修正小和大包装分数的理论连接到剪切带的出现和排斥颗粒相互作用的应力的贡献，分别。
2015-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Master curves for the stress tensor invariants in stationary states of static granular beds. Implications for the thermodynamic phase space
我们准备静态颗粒床在重力下在不同的稳态通过敲击系统与脉冲激发的控制幅度和持续时间。宏观状态-定义的系综的静态配置探索的系统自来水后，自来水-对于一个给定的自来水强度和持续时间的体积，V，和力矩张量，ψ。在先前的论文[Pugnaloni等人，物理评论E 82，050301（R）（2010）]，我们报告的证据支持，这样的宏观状态不能完全通过使用V或V，除了粒子的数量N。在这项工作中，我们提出了这些变量的波动的分析，表明V和λ可能足以定义宏观状态。此外，我们表明，只有一个的不变量是必要的，因为每个组成部分的下降到一个主曲线绘制时，作为Tr（π）的函数。这意味着，这些颗粒组件有一个共同的形状的应力张量，即使它不对应于流体静力型。虽然大多数结果是通过分子动力学模拟得到的，我们提出支持实验结果。
2011-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow, Ordering and Jamming of Sheared Granular Suspensions
采用定体积分子动力学模拟研究了颗粒悬浮体在恒定剪切力作用下的流变特性。我们推导出系统的“流程图”中的体积分数/应力平面$(ϕ,F)$：在低$ϕ$的流动是无序的，与粘度服从Bagnold样的缩放只有在小$F$和发散的堵塞点接近，如果剪切应力是足够强，在较高的$ϕ$有序的流动状态被发现，有序/无序过渡的粘度急剧下降的标志。一个广泛的干扰区域也观察到，在类比与热系统的玻璃态区域，缓慢的动力学随后动力学逮捕时发生的有序过渡被阻止。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-organization, detailed balance, and stress-structure correlations in 2D granular dynamics
本文基于实验与数值观测揭示准静态颗粒动力学中存在协同应力-结构自组织，并据此提出一种纳入该自组织的新统计力学表述，以解释细致平衡稳态及应力-结构关联等现象。
2025-04-08 cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics of Stress Transmission in Disordered Granular Arrays
本文给出了具有理想摩擦力的刚性颗粒无序排列中应力传递的弹性力学理论。从微观力和力矩平衡方程出发，导出了应力平衡的基本方程。我们通过求解均匀各向同性阵列的应力分布来说明我们方法的有效性。
1999-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Long-time tails in freely cooling granular gases
本文研究了自由冷却颗粒气体中速度、切应力和热流的电流自关联函数的长时间行为。结果表明，速度和切应力的关联函数具有服从$τ^{-d/2}$的长时间尾，而热流的关联函数则随无量纲冷却速率$ζ^*$、空间维数$d$和碰撞频率标度时间$τ$的变化而呈$τ^{-(d+2)/2} \exp(-ζ^* τ)$衰减.对自由冷却颗粒气体的数值模拟结果与理论预测一致。
2007-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics and stress in gravity driven granular flow
我们研究，使用模拟，在二维重力驱动的干砂的稳态流动。微观晶粒动力学的研究表明，晶粒保持分离，但碰撞之间的距离和时间的幂律分布。虽然存在大的随机颗粒速度，但这些波动中的许多在整个系统中是相关的，并且局部重排非常缓慢。系统中的应力几乎完全通过碰撞转移，应力张量的结构几乎完全来自碰撞发生方向的偏置。
1998-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Steady Granular Flow in a Rotating Drum: Universal description of stress, velocity and packing fraction profiles covering grain shape effects from convex to very concave
本研究针对颗粒形状对转鼓稳态颗粒流的影响，构建了解析模型，拓展广义Bagnold标度并引入特征长度，经实验与模拟验证，可通用描述不同颗粒形状下的应力、速度和填充率分布。
2024-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A scalar model of inhomogeneous elastic and granular media
我们从理论上研究如何颗粒材料的应力传播特性的演变，因为他们受到不断增加的压力，比较的结果，一个二维的标量晶格模型的分子动力学模拟稍微多分散光盘。我们使用力的直方图和两点的空间关联函数的力量的统计特性的特点。对于晶格模型，在颗粒极限的力直方图有一个指数的尾巴在大的力量，而在弹性制度的力直方图是窄得多，并有一个形式，取决于在模型中实现的无序。随着压力的增加，分子动力学模拟中的力直方图的行为与晶格模型所显示的非常相似。与此相反，空间相关性在晶格模型和分子动力学模拟中定性地不同地演化。对于晶格模型，在颗粒的限制，有没有在平面内的应力-应力的相关性，而在分子动力学模拟显着的平面内的相关性坚持研究的最低压力。
2000-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Stress Transmission Universality Classes of Periodic Granular Arrays
本文分析了在理想摩擦和零摩擦条件下刚性颗粒静态周期排列的应力传递。对于最小配位数（对摩擦、球度和维数敏感），应力分布是可解的，而不需要参考相应的位移场。在非退化的情况下，本构方程被发现是简单的线性的应力分量。相应的系数主要取决于晶粒接触的几何无序度。
2000-12-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Crossover from quasi-static to dense flow regime in compressed frictional granular media
研究了多轴压缩载荷作用下摩擦颗粒介质中多尺度力学性质向宏观力学失稳方向的演化。研究了成核接触滑动事件后剪应力重分布和剪应变局部化的空间相关性。我们报告增长相关长度相关的剪切应力和剪切应变场，同时发散接近过渡到一个密集的流态。这表明，从准静态到稠密流态的转变可以解释为临界相变。我们的研究结果表明，没有剪切带的特征厚度已形成在不稳定的发病。
2013-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress in frictionless granular material: Adaptive Network Simulations
我们提出了一个极简的方法来模拟力通过颗粒系统的传输。我们从一个配置包含凝聚力（拉伸）接触力，并使用自适应程序，以找到稳定的配置，没有拉伸接触力。该过程的工作原理是依次删除和添加相邻焊珠之间的单个触点，而焊珠位置不被修改。在一系列的二维实现中，所得到的力网络被证明满足平均应力的三个分量之间的线性约束，如最近的理论所预期的。线性约束中的系数在剪切载荷范围内几乎保持不变，直到约为法向载荷的0.6。接触力的空间分布沿"力链”表现出强烈的集中性。接触力大小为f的概率随f呈指数衰减。对局部扰动力的响应集中在两条向下和横向的特征射线上。
1999-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constitutive Relations of Jammed Frictionless Granular Materials under Oscillatory Shear
本文采用离散元方法，数值研究了无摩擦堵塞颗粒材料在振荡剪切作用下的流变特性。结果表明，颗粒的剪应力和剪应变之间的本构关系强烈地依赖于振荡剪切的振幅和频率。对于小振幅区域，颗粒材料表现为Kelvin-Voigt模型表征的粘弹性材料，而对于大振幅区域，颗粒材料表现为屈服应力液体。我们发现，在大振幅振荡剪切作用下，颗粒的流变行为可以用唯象的本构模型来描述。
2013-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Absence of `fragility' and mechanical response of jammed granular materials
我们进行分子动力学（MD）模拟的摩擦非热粒子驱动的外部施加的剪切应力。在系统堵塞后的瞬态流，我们探测其机械响应，以澄清是否产生固体是“脆弱的”。我们发现系统的弹性和各向同性的剪切应力的小扰动，这表明没有脆弱性。这些结果被解释的耗散系统的能量景观。对于相同的值的控制参数，我们检查系统的行为在一个应力周期。增加的最大应力值，从一个粘弹性的过渡到塑性政权进行观察。
2012-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From DEM simulations towards a continuum theory of granular matter
材料科学中的一个基本问题是如何弥合微观图像和宏观描述之间的差距。前者涉及接触力和变形，而后者涉及张量，如应力或速度梯度。用“微观”离散元法（DEM）研究了一个装有不同尺寸圆盘的二维剪切单元。应用一致的平均形式主义，可以获得标量场和矢量场以及经典的张量宏观量，如织物，应力或速度梯度，此外，微极量，如曲率或偶应力。
2001-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming and Stress Propagation in Granular Materials
我们最近开发了一些简单的连续模型静态颗粒介质显示“脆弱”的行为：他们预测，介质是无法支持某些类型的无穷小的负载（我们称之为“不兼容”的负载）没有塑性重排。我们认为，一个脆弱的描述可能是适当的，当介质的机械完整性出现自适应，响应于负载，通过内部干扰过程。我们假设，力链（或“颗粒骨架”）的网络不断演化，直到它可以支撑所施加的载荷，在这一点上它就停止了;只要没有不相容的载荷施加，它就保持完整。我们的脆弱的模型表现出不寻常的机械响应，包括双曲方程的应力传播沿固定特性通过材料。这些特征代表力链;它们的排列明显地取决于建造历史。因此，例如，我们预测两个锥形沙堆下的应力模式有很大的差异，一个是从点源倾倒的，另一个是通过筛分产生的。
1999-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Stress Propagation through Frictionless Granular Material
我们研究网络的力量，预计在一个静态的组装硬，无摩擦的球形珠的随机大小，如胶体玻璃。这样的组件是最小连接的：对于大型组件，约束方程与接触力的比率接近1。然而，在一个有限的子区域的组件中的珠的位置是欠定的。因此，为了保持平衡，一半的外部接触力由另一半确定。我们认为，力的传输可以被视为单向的，相反，在弹性材料中的力的传输。专门顺序沉积珠，我们表明，在一个给定的埋珠上的力可以唯一指定的力量，涉及最近添加的珠。我们推导出方程的传输应力平均尺度远大于一个单一的珠。这种推导需要证明力的统计波动与接触几何的波动无关。在这种情况下，$d(d+1)/2$分量应力场可以用d分量矢量场表示。该方法可推广到非顺序填料。在二维空间中，应力按照波动方程传播，正如最近在其他地方的工作中所假设的那样。我们证明了类似的波状传播在更高的维度，假设包装的几何形状具有单轴对称。在宏观颗粒材料中，我们认为我们的方法可能是有用的，即使颗粒有摩擦，并没有按顺序包装。17
1999-03-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical analysis of impact processes of granular jets
数值研究了三维颗粒射流在冲击过程中的流变特性。实验中观察到的锥状散射斑图和片状散射斑图[X. Cheng等人，Phys. Rev. Lett. 99，188001（2007）]可以通过我们的计算再现。根据模拟结果讨论了颗粒射流冲击的本构方程。通过对有效摩擦系数（剪应力与压力之比）的分析，我们认为屈服应力为零的假设是合理的，剪切粘度与实验结果相比并不小。
2013-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Synchronized oscillations and acoustic fluidization in confined granular materials
根据声流化假说，即使没有外部扰动，地震断层内部也会形成特征频率的弹性波。这些波能够产生与围压相反的法向应力并促进破坏。在这里，我们研究的机制，负责通过数值模拟的颗粒断层模型的波激活。我们观察到的粒子属于的膨胀骨干，这维持的应力，执行同步振荡的椭圆形轨迹在断层面。这些振荡发生在声流化的特征频率。随着施加的剪切应力的增加，这些振荡变得垂直于断层面之前的系统失败，反对围压，一致的声波流化的情况。在声流化频率下，外部扰动可以引起相同的取向变化。
2018-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Robust propagation direction of stresses in a minimal granular packing
通过采用自适应网络模拟方法，我们证明了由无摩擦刚性珠填料的局部力引起的整体平均应力集中沿射线，其斜率与单位一致：力沿与水平或垂直成45度的线传播。该斜率被证明是独立的多分散性或该系统被剪切的程度。进一步证实这一结果来自拟合的零应力本构方程的应力张量的分量。响应的幅度也显示出随着距离的-1/2次幂而下降。我们认为，我们的研究结果是一个系统，保持其体积下小扰动的自然后果。
2001-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Common dependence on stress for the statistics of granular avalanches and earthquakes
利用分子动力学模拟研究了慢剪切作用下耗散颗粒系统雪崩的统计特性。结果表明，震级-频度分布仅在临界密度附近服从古登堡-里克特定律，指数对密度的微小变化很敏感。研究还发现，余震发生在这个系统的衰减率，遵循修改的大森定律。结果表明，震级-频率分布的指数和修正的大森定律的时间常数是剪应力的减函数。这两个参数对剪应力的依赖关系与最近的地震观测结果相吻合[D. Schorlemmer等人Nature 437，539（2005）; C. Narteau等人Nature 462，642（2009）]。
2011-10-08 cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Jet-induced jammed states of granular jet impacts
数值研究了颗粒射流对二维有摩擦颗粒和无摩擦颗粒的冲击。在冲击过程中出现了一个带有死区的稠密流。从我们的二维模拟，我们评估的状态方程和本构方程的流动。在无摩擦情况下，压力和切应力的渐近发散与堵塞转变附近的情况相似，但其指数小于剪切颗粒系统的指数，且接近于动力学理论的外推结果.与摩擦颗粒的堵塞类似，临界密度随着颗粒摩擦常数的增加而减小。对于双分散体系，定义为剪切应力与法向应力之比的有效摩擦常数随着应变率的增加从接近零开始单调增加。另一方面，对于单分散体系，由于结晶态和液态的共存，有效摩擦常数具有两个亚稳分支。
2013-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Stress distribution in static two dimensional granular model media in the absence of friction
我们提出了模拟静态模型沙堆在两个维度（2D），并专注于在这样的阵列离散颗粒的应力分布。我们使用最简单的模型，即具有线性弹簧和线性阻尼器的球形颗粒在接触时起作用，并且没有任何摩擦力。我们的模型能够重现最近的几个理论预测。对于不同的边界条件，我们检查的接触网络和应力的阵列和桩的底部。在某些情况下，我们会观察到桩中心下方的倾斜，即压力的相对最小值。我们把倾角和接触网的结构联系起来，把接触网的结构联系起来。最后，我们发现小的多分散性足以引起所谓的应力网络，即应力的强烈波动。根据这些数据，我们确定了底部垂直应力的概率分布，并将其与理论和其他数值工作联系起来。
1997-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Scale separation in granular packings: stress plateaus and fluctuations
它表明，通过数值模拟的多分散磁盘的2D组件，存在一个范围（高原）的粗粒化尺度的应力张量场在粒状固体几乎是独立的分辨率，从而使这个领域的“客观”的定义。可以预料，决定高原宽度的不仅仅是系统的大小，而是梯度的（相关）大小。集合平均（即使在“小”集合上）将高原的宽度扩展到亚粒子尺度。同时也研究了系综中的涨落。均质强迫和外部压缩局部载荷（和重力）的响应进行了研究。小型固体系统和本构关系的影响进行了简要讨论。
2006-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effects of construction history on the stress distribution under a sand pile
我们报告的无粘性颗粒桩的试验，以确定施工历史的影响，静态应力分布。使用非常敏感的电容技术监测桩下的应力。这些堆积物是由相对较小的输出（局部源）或大直径筛（均匀雨）释放的颗粒物质形成的。局部源输入产生的应力剖面在桩中心附近有明显的应力倾斜，而均匀降雨的结果显示没有应力倾斜。我们还表明，应力剖面的规模简单地与桩高。楔形桩的试验也显示了同样的效果，但程度较低。
1999-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
